第五章視覺與聽覺一、視覺系統二、視覺的基本功能三、顏色視覺四、聽覺系統五、響度與音高量表六、空間聽覺一、視覺系統（一）眼睛1.眼睛的示意圖2.網膜上的兩類細胞：錐體細胞與桿體細胞視網膜上的神經聯系（二）視神經通路與大腦來自每個視網膜左側的視神經都通往大腦左側枕葉，來自每個視網膜右側的視神經則都通往大腦右側枕葉。這樣，每只眼睛同側的信息就被傳遞到了同側的大腦。視神經通路上的3處重要的信息加工站：上丘、外側膝狀體和視皮層區。（三）神經細胞的感受野在視覺系統中，如果視網膜某一特定區域在受到光的刺激時能夠引起視覺系統較高水平上單一神經纖維或單一神經細胞的電反應，那么這個區域便是該神經纖維或細胞的感覺野。研究視覺感受野的實驗安排是把微電極埋藏在單個的神經節細胞或單個的外側膝狀體細胞或視皮層細胞。然后，將大小、運動、強度、朝向、模式等維度變化的各種各樣的單個刺激投射到實驗動物視網膜的不同部位，直到產生相應的電位變化，這樣，作為某類神經細胞感覺野的視網膜某一特定區域便可被確認了。貓的神經節細胞與外側膝狀體細胞的感受野都是同心圓式的，有“開”中心細胞和“閉”中心細胞。視皮層細胞的感受野（四）特征覺察器的概念指視覺系統中只對視野內確定位置上有一定特征的刺激形式產生最大反應的某些特殊神經元，又稱特征檢測器，單個皮層細胞不能作為特征覺察器而起作用。皮層細胞不是孤立地進行活動的，它們以網絡的方式交互作用，彼此參與。可能一個皮層細胞參與廣泛的知覺活動，而一類知覺又涉及種類繁多的皮層細胞。每一種皮層區域都對不同的刺激信息進行不同的加工。某一區域的損傷可能會導致某種視覺能力的喪失。二、視覺的基本功能（一）視覺的感受性（二）空間辨別（三）時間辨別（四）客體的識別與定位：焦點系統與周圍系統（一）視覺的感受性1.光譜感受性人眼不能看到所有的光線。人眼的適宜刺激，即可見光的波長范圍大約是400nm（紫色）——700nm（紅色）（黃希庭：380——780毫微米）。人眼對不同波長光線的感受性是不同的。人眼視網膜有兩種感光細胞錐體細胞：明視覺(photopicvision)感受器桿體細胞：暗視覺(scotopicvision)感受器明視覺暗視覺感受器錐體細胞桿體細胞視網膜位置集中在中央凹網膜邊緣功能上的亮度水平白天日光黑夜光線最敏感的波峰555nm507nm顏色視覺有無暗適應快，約5分鐘慢，約30分鐘空間分辨高敏度，光感受性低低敏度，光感受性高

明視覺（錐體）與暗視覺（桿體）的特性錐體細胞能吸收可見光譜所有波長的光，但它對光譜的中央部分（約555nm）最敏感，而是對低于500nm和高于625nm的波長的感受性要差得多。從亮度來說，480nm的光只有555nm的光的20%。

桿體細胞也具有覆蓋整個可見光譜的光譜光效率函數，但與錐體細胞相比，它們對較短的波長具有最大感受性，Purkinje效應

J.E.Purkinje1825年發現，在日光下看起來明度相等的紅花和藍花，到了黃昏時，即光照度變弱時，兩種花的色調都變淡了，但藍花看起來卻比紅花顯得亮些。這種現象，即當照度降低，使錐體視覺轉換到桿體視覺時，眼睛對光譜短波部分感受性提高的效應叫做Purkinje效應（荊其誠，1987）。2.暗適應與光適應（明適應）暗適應（darkadaptation）明適應（lightadaptation）測量暗適應的方法：被試首先面對光亮的照片2-3min，以降低眼睛的光感受性并提供一個參考點來追蹤暗適應的時間過程。然后關燈使眼睛處于黑暗中。從關燈的那一剎那起按一定時間間隔（開始間隔以秒計，幾分鐘后按分鐘計，直到大約30min止）不停地測量眼睛的絕對閾限。整個測量過程中，黑暗中刺激眼睛的光的波長及視網膜接受光刺激的部位保持恒定。測量結果以時間為橫坐標、閾限刺激值（眼睛看到光亮所需要的最小強度）為縱坐標作圖，得到兩條暗適應曲線，如下圖：從圖中可以看出錐體和棒體細胞在暗適應當中分別有什么特點？保護暗適應的措施：戴紅色護目眼鏡。戴上紅色護目鏡后，即使在照明很亮的環境，也可以減弱照明的強度，而且只有紅光才能進入眼睛，而紅光能有效刺激錐體細胞，因此人們仍然可以閱讀，看清環境；而紅光幾乎不能刺激桿體，從而使桿體一直處于暗適應狀態。（二）空間辨別眼睛的空間辨別能力即視銳度（visualacuity）表現為覺察目標刺激的存在以及辨別物體細節的準確性。(或視敏度：視覺系統分辨最小物體或物體細節的能力）視角（visualangle）：離眼睛一定距離的物體的大小與眼睛形成的張角。例如，某人的身高為1.8m，在6m遠處形成的視角

α

＝1.8/6×57.3o＝17.19o

網膜映象：在視網膜上所成的像，是倒置的。視銳度有多種，相應地測量視銳度的方法也有多種。

α

＝[物體的大小(S)/距離(D)]×57.3o

1.覺察覺察（detection）不要求區分物體各部分的細節，只要求發現對象的存在。在暗背景上覺察明亮的物體主要決定于物體的亮度，而不完全決定于物體的大小。黑暗中的發光物體，只要有幾個光量子射到視網膜上就可以被覺察。因此，夜空的星星視角雖然小于1分，但我們仍然能夠看到它們，就是因為它們達到了一定的亮度，而且我們看到它們的大小取決于它們的明亮程度。由于發光物體再小，由于光線的衍射和漫射，它在視網膜上的像都會大于1分的視角。而1分視角的物體在視網膜上的呈像已經大于一個細胞的直徑，因此，直徑更小的錐體細胞或錐體細胞比現在的間距更緊密，對于提高視銳度并不能帶來什么好處。人們覺察明亮背景上的暗物體的能力是很強的，這種覺察主要取決于視網膜上刺激物的投影與其周圍的亮度差別，所以，在明亮背景上覺察暗物體，主要是對比的辨別。一個大的暗物體，其視網膜像的照度很低，與周圍明亮背景形成明顯的對比，因而人們能覺察到它。一個非常小的暗物體，由于周圍明亮背景的漫射作用，其對視網膜的照度很小，它與背景的對比度未達到覺察閾限，所以不能覺察出來。2.定位、解像與識別定位（localization）是覺察兩根線是否連續或彼此有些錯位的能力。錯位的數量可以變化，當觀察者看不出錯位時，實際錯位的大小就是對定位視銳度的測量。解像（resolution）是知覺某一模式具體元素之間分離的能力。識別（recognition）是確認物體及細節的能力，這是人們最為熟悉的一種視銳形式，醫院的視力表就是一種識別任務。1909年第11屆國際眼科學學會把1分的視角定為常人眼的識別力標準。視力檢查就是要確定某人能區分兩個點時的最小視角，即這兩個點的最小區分閾限，它與視覺識別能力（視力，V）成反比，即V=1/α。其中α代表視角，單位為分。臨床醫學上用下列公式計算視力：V=D//D。V為視力，D/為標準觀察距離（6m），D是視覺能分辨的視標細節單位（E字的開口）與眼睛成1分視角時的所在距離。把不同D下都成1分視角的視標按大小排列成行即成視力表。實際應用時在標準距離下看見哪一行的視標E就用E旁邊的數值來代表視力。但是這樣的視力表存在一些缺點：首先視標增進率不均勻：0.1的視標比0.2大一倍，而0.9的視標卻只比1.0大0.1倍，排列上疏下密；其次，視力統計困難，視力增減時不能以視力差來表示。例如視力從0.1提高到0.2，增加了100%，不易達到，但從0.9提高到1.0卻容易，只增加了10%。即這樣的視力表不是等距量表。繆天榮根據Fchner定律提出5分制對數視力表，該視力表也以1分視角為標準視力。相鄰的兩行視標大小之比恒定地為1：1.2589，取此增率的對數0.1作為每一行視標的差數，相當于Fechner定律中的物理刺激以幾何級數增長。當視角每增大1.2589倍時，視力減小0.1，增大10倍則減小1.0，這樣視力即主觀識別感覺就成算術級數變化。對數視力表與流行視力表對照如下

彭-普心最小可見視敏度游標視敏度最小間隔視敏度3、影響視敏度的因素(1)亮度：亮度增加，視敏度增加。(2)物體與背景間的對比度(3)視網膜不同部位：錐體細胞對細節分辨起主要作用，在錐體細胞集中處（中央凹）視敏度最大，桿體細胞的覺察敏度大。(4)視覺適應：明、暗適應(5)閃光盲會降低視敏度在明適應的條件下，突然的強光刺激會暫時降低視敏度，這種現象稱為閃光盲。閃光盲也許是視覺功能的保護性抑制，但是過強的閃光可能造成永久性損傷。(6)練習可以提高對目標物的視敏度（三）時間辨別在某種條件下，閃爍的燈光可能會被知覺為連續的。物理上閃爍的光在主觀上引起的感覺介于閃爍與穩定之間時的頻率叫做臨界閃光頻率（criticalflickerfrequency），或臨界融合頻率（criticalfusionfrequency），簡寫為CFF。我們不能覺察斷續光線的原因在于，當光線消失后，對光的視覺映象在視網膜上要延續150～250ms。

影響臨界融合頻率的因素（1）光線的強度閃光臨界融合頻率隨光線的強度增高而增高,光線愈強，要把閃爍的光融合成連續光就必須使閃爍的速率更高才行。弱閃光則在較低的速率處就融合了。

（2）刺激面積小面積的閃光臨界融合頻率比大面積的閃光臨界融合頻率來得低。閃光臨界融合頻率隨閃光照射的區域面積的增大而增大。（3）刺激光點的顏色刺激光點的顏色不同，CFF也有所不同。一般來說，紅光的CFF較高（？）。（4）刺激的時間特性主要是指閃光中光相和暗相的時間比，光相時間相對較長，光相的后象效應就越大，且兩次閃爍間的暗相時間距離就越小，此時閃光融合臨界頻率會比較小；反之，如果光相時間相對較短，則測的閃光融合頻率較高。（5）刺激的視網膜位置由于棒體細胞和錐體細胞的分辨能力有很大的差異，所以當閃爍光刺激的視覺細胞不同時，閃光融合頻率也不同。眼睛的周緣部分比其中心區域更易覺察閃爍。此外，有機體的身心狀態如年齡、疲勞、缺氧、藥物和酒精等作用都會影響到CFF。（四）客體的識別與定位：焦點系統與周圍系統焦點系統（focalsystem，又稱what通路）主管客體的識別與再認，這就是膝狀體-紋狀體視覺系統（geniculo-striatevisualsystem），它包括視網膜中央凹在內的中心區、外側膝狀體和初級視皮層區（紋狀體）；周圍系統（ambientsystem，又稱where通路）主管客體的定位，這就是視網膜背蓋視覺系統（retinotectalvisualsystem），它包括視網膜的中央凹區域以及邊緣區域、上丘和外紋狀體。盲視病人由于初級視皮層（V1區）受損而全盲，雖然看不見任何東西，但能正確辨別諸如運動朝向、不同波長光波、形狀等刺激屬性。對盲視現象的解釋是病人的where通路功能還殘留，但what通路不起作用了。三、顏色視覺顏色是人類環境的一個普遍特色。顏色給我們帶來的美的感受，并且顏色加強了物體表面的對比，促進了客體的覺察與區分，為再認客體提供了清楚的線索。（一）顏色的明度、色調和飽和度顏色的明度與其物理刺激光波強度-亮度相對應。顏色的色調與其物理刺激的光波波長相對應。顏色的飽和度與其物理刺激的光波的純度相對應。顏色可以分為彩色和非彩色（黑、白、灰）。如果一個光刺激沒有波長，這個光就是非彩色的白光，它沒有純度。但是，所有視覺刺激都有亮度。亮度是彩色和非彩色刺激的共同特性，而波長和純度則只是彩色刺激才具有的。（二）顏色混合加法的顏色混合（additivecolormixture）減法的顏色混合（subtractivecolormixture）1、加色法加色法的原色是紅、綠、藍，主要指色光的混合，三原色波長分布屬于可見光譜的兩端和中部。用三架幻燈機同時投射這三色光并使之重疊在一起時，我們看到的是白色光。光的相加混合全部的光譜色都可以由這三原色按不同的比例混合產生。紅＋綠＝黃紅＋藍＝品紅（紫）藍＋綠＝青紅＋青＝白綠＋品紅（紫）＝白藍＋黃＝白/v_show/id_XNTM3NjM4NjA=.html2、減色法減色法的三原色是黃、青、紫。光的相減混合3、混色定律（1）補色律：是指每一種顏色都有另一種與它相混合而產生白色或灰色，這兩種顏色稱為互補色。（2）間色律：是指混合兩個非互補的顏色產生介于這兩種顏色之間的中間色。（3）代替律：相混合的兩種顏色，都可以由不同顏色混合后產生的相同顏色來代替。代替律表明，只要在感覺上顏色是相似的，便可以互相代替而得到同樣的視覺效果，盡管它們二者的光譜成分是不同的。如570nm波長的光引起的黃色和綠光與紅光混合而成的黃色，我們的視覺不能區分。4、混合顏色的方法（1）采用一套已知透光率的良好濾色片，透光率不同的濾色片可以得到光譜中各種單色，然后，把它們同時投射在白色屏幕或視網膜的同一部位上，可以得到各種顏色。（2）用色輪。色輪（或混色輪）是一個由不同顏色扇形所組成的圓盤，套在旋轉器的軸上，在轉速超過閃光臨界頻率時（約30轉/秒），即產生一種均勻的混合色。混合色的性質決定于每種被混合的色紙顯露部分的比例。但這種方法用顏色紙來配色，顏色紙反射的往往不是一種單色，因此，混合出來的顏色是很不飽和的。（三）色覺的理論目前影響最大的色覺理論有兩種，一種是楊——黑爾姆霍茲的三色學說；一種是黑林的拮抗說，即四色說。1、三色說楊假定，在人的網膜中，有三種不同的感受器。每種感受器只對光譜的一個特殊成分敏感。當它們分別受到不同波長的光刺激時，就產生不同的顏色經驗：紅、綠、藍。1856年，赫爾姆霍茨放棄了一種感受器只對一種波長敏感的看法，認為每種感受器都對各種波長的光有反應。但紅色感受器對長波更敏感；綠色感受器對中波更敏感；藍色感受器對短波更敏感。因此，當光刺激作用于眼睛時，將在三種感受器中引起不同程度的興奮。各種顏色經驗是由不同感受器按相應的比例活動而產生的。

三色說得到一些實驗結果支持，也可以解釋顏色混合現象。在一個實驗中，將直徑2微米的光束聚焦在單一錐體細胞上，然后分析單一錐體細胞的吸收特性。結果發現，一組錐體細胞能吸收約440毫微米的光（藍），另一組能吸收波長約530毫微米的光（綠），第三組能吸收波長約570毫微米的光（近似紅光）。這些受納器分別叫短波、中波和長波受納器。但三色說不能解釋色盲（如無法解釋紅綠色盲）。紅綠色盲患者把光譜的短波部分看成藍色，長波部分看成黃色，因此沒有紅綠感覺。按三色說的理論，這種患者應該是缺乏感紅和感綠的錐體細胞。由于三色說假定黃是由紅、綠混合產生的，因此缺乏感紅和感綠裝置的病人，不應該有黃色經驗，這和病人實際色覺經驗是不符合的。三色說也不能解釋后像現象。2、拮抗說或四色說1870年黑林提出。假設視網膜中有三對視素：即白—黑視素、紅—綠視素和黃—藍視素。這三對視素的分解和合成引起我們產生不同的顏色視覺。每對視素都包括分解和合成兩個對立的過程，所以又稱“拮抗說”。如果光刺激使白—黑視素分解，就產生白色視覺；當無光刺激時白—黑視素便合成，引起黑色視覺。當紅光作用時，使紅—綠視素分解引起紅色視覺，綠光作用時，使紅—綠視素合成，便產生綠色感覺。當黃光刺激時，使黃—藍視素分解，便引起黃色感覺；藍光作用時起合成作用，引起藍色視覺。這樣以來，三對視素在合成時產生黑、藍、綠感覺，在分解時產生白、紅、黃視覺。因為黑、白為非彩色，所以該學說稱四色說。

拮抗說能夠很好的解釋色盲現象，假定色盲是由于缺少一對或兩對視素引起的，這一假設與色盲成對出現的事實是一致的。色盲患者分紅——綠色盲和黃——藍色盲。如果患者同時缺乏紅——綠視素或黃——藍視素時，便造成全色盲。但它不能說明用三原色混合能夠產生一切顏色的現象，如為什么紅光和綠光混合能夠產生黃色，這是什么樣的視素分解或合成的結果？

現代生理學的成就有力的支持了黑林的四色學說。發現在視覺通路（視網膜以后的視神經通路）中，存在著白/黑，綠/紅，藍/黃三類反應起拮抗作用的神經細胞。如外側膝狀體存在著具有對立過程的細胞：它們的放電頻率隨著不同波長的刺激而變化。對某些波長放電頻率高，表現出興奮，但對某些波長放電頻率低，表現出抑制。例如，某些細胞對長波紅光刺激以極高頻率放電，而在撤去光刺激后處于抑制狀態；同時這些細胞對藍光、綠光刺激不反應，而當這些刺激撤去后卻強烈放電。這種類型的細胞對紅光產生興奮而對綠光產生抑制就叫+R-G對抗細胞。在視覺皮層，人們也發現了顏色編碼的興奮-抑制過程。視覺皮層區存在著只對顏色起反應的細胞，而且，這些細胞的興奮-抑制過程較外側膝狀體的對抗細胞更為復雜，叫雙重對抗細胞，這類細胞有一個中心-邊緣對抗的組織結構，即中心與邊緣都具有對立的顏色過程，中心區對某種顏色興奮并抑制相應的補色，而邊緣區正好相反，對該補色興奮而對該顏色抑制。現有的研究表明，可以將顏色視覺過程分為兩個階段：第一階段：視網膜存在三種獨立的視錐細胞α、β、γ，分別對440、530、570毫微米的光波最為敏感，它們有選擇地接收光譜不同波長的輻射，同時又可單獨產生白/黑反應。第二階段，在神經興奮由視錐細胞向視覺中樞傳導過程中，這三種反應又重新組合，最后形成三對拮抗的神經反應，即藍/黃，綠/紅和白/黑反應。總之，色覺信息是按層次的進行加工的：在視網膜上是按三原色而發生的；沖動在視覺通路上的編碼傳遞過程是按拮抗過程說來進行的。（四）色覺缺陷色覺缺陷包括色弱和色盲。色弱表現為對光譜的紅色區和綠色區的顏色分辨能力較差。色盲分為兩類：局部色盲和全色盲。局部色盲包括紅---綠色盲和藍——黃色盲。

紅綠色盲是最常見的色盲類型，黃藍色盲較少見。紅——綠色盲的人在光譜上只能看到藍和黃兩種顏色，即把光譜的整個紅——橙——黃——綠部分看成黃色，把光譜的青——藍——紫部分看成藍色；在500毫微米附近，他們看不出它的顏色，只覺得是白色或灰色的樣子。藍——黃色盲的人把整個光譜看成紅和綠兩種顏色。全色盲的人把整個光譜看成是一條不同明暗的灰帶，沒有色調感。在他們看來，世界是由明度不同的白、灰、黑組成的。全色盲者很少見。你看到的應該是12

如果圖形中你看到是“鹿”的話，很遺憾，你是我國6000萬色盲者其中之一正常色覺的人實際上看不到任何數字，而色盲的人很容易看出是5不能辨認69者，紅綠色盲

后一幅圖中不能看出3者，紅色弱

非彩色刺激產生彩色感覺的問題僅僅由黑白刺激也可以產生顏色感覺，稱之為主觀顏色。四、聽覺系統聽覺系統由耳、外周神經系統和聽覺皮層3部分組成。耳的功能是把氣體分子振動轉換成毛細胞的神經沖動；神經通路把內耳單個毛細胞的神經放電轉換成通往皮層的神經元的放電模式；聽皮層的分析與左右腦半球功能定位有關。（一）耳的結構耳（外耳、中耳、內耳）外耳：耳廓、外耳道中耳：鼓膜、三塊聽小骨、卵圓窗和正圓窗。內耳：前庭器官和耳蝸，耳蝸是聽覺器官，分為三部分：鼓階、中階和前庭階。鼓階與中階以基底膜分開。基底膜在靠近卵圓窗的一端最狹窄，在蝸項一端最寬。耳蝸中基底膜的柯蒂氏器包含著大量支持細胞和毛細胞，毛細胞是聽覺的感受器。聲音經過鐙骨產生的運動產生壓力波，引起耳蝸液的振動，由此帶動基底膜的運動，并使毛細胞興奮，產生動作電位，從而實現能量轉換。（二）外周神經系統在感覺系統中，聽覺系統的交互聯結最復雜。神經通路大部分是對側的，從一個耳到對側聽皮層。少部分是同側的，從一個耳到同側皮層。有的神經通路在進入聽皮層前有4～5組中繼站，有的通路越過一些核團，直接與高一級的核團聯結。這種復雜性是補償耳蝸中毛細胞數量較少所必需的。（三）聽皮層初級聽皮層位于顳葉，由丘腦許多區域獲得彌散的投射，并向這些丘腦結構發出返回性下行投射纖維，組成雙向的交互聯系，處理不同的信息。五、響度與音高量表（一）聽覺的適宜刺激及相關概念聽覺適宜刺激是聲波，它由物體振動產生聲波的三個物理特性是：頻率、振幅和波形頻率頻率指發聲物每秒振動的次數（周/秒），單位是赫茲（Hz）。人耳能接受的振動頻率為16-20000Hz。振幅振幅指振動物體偏離起始位置的大小。振幅大，對空氣形成的壓力就大，聽到的聲音就強；振幅小，壓力小，聽到的聲音就弱。波形聲波最簡單的形狀是正弦波。由正弦波得到的聲音叫純音，如音頻信號發生器和音叉發出的聲音。生活中大部分聲音都不是純音，而是復合音，是由不同頻率和振幅的正弦波疊加而成的。

聲波的頻率、振幅、波形等物理特性，決定了聽覺的基本特性：音調（音高）、音響（響度）和音色。（二）響度宋（Sone）是國際規定的主觀響度單位，規定聲級40dB、1000Hz的純音強度為1宋（Sone）。如果一個1000Hz的聲音聽起來是一宋的一半響，這時該聲音的響度就是0.5宋。同樣，也可以讓一個1000Hz的聲音聽起來是一宋的兩倍，這時的響度就是2宋。依次類推，可建立響度量表。響度是反映聲音強度的主觀量，主要與聲強有關，但也與聲音的頻率有關。在響度測量中，要注意區分兩個概念：一個是響度，它反映聲音有多響，單位為宋（Sone）；另一個叫做響度級，它反映一個聲音與另一個聲音（1000Hz）相比的響度等級，其單位為方（phone）。Stevens發現以宋為單位的響度（L）和物理強度（I）之間存在一個冪函數的關系：L=kI0.3，即響度和強度的0.3次冪成正比。以聲壓（分貝）為橫坐標，以響度（宋）為縱坐標，則響度和聲音強度呈直線關系。從圖中可以看出，響度的加倍改變相當于強度增加10dB，即強度每增加10dB，則響度增加到原來的2倍；每減少10dB，則響度減少到原來的1/2。如1000Hz、80dB的聲音響度是16宋；1000Hz、20dB是1/4宋。響度級響度級建立在兩個聲音主觀比較的基礎上，主要是為了衡量1000Hz以外聲音的響度而提出的概念。以一定聲級的1000Hz純音為標準聲，用其他頻率的純音為比較聲，由聽者調節比較純音的聲級，直到它和標準純音的響度相等。這時，標準純音（1000Hz）的聲級就被規定為該聲級的比較純音的響度級。響度級的單位為方（Phon）。1000Hz純音的聲級就是它的響度級。即選擇1000Hz的純音作基準音，若某一聲音聽起來與該純音一樣響，則該聲音的響度級在數值上就等于這個純音的聲壓級（dB）。響度級用LN表示，單位是“方（Pon）”。如果某聲音聽起來與聲壓級為80dB，頻率為1000Hz的純音一樣響，則該噪聲的響度級就是80方。所以1000赫純音聲壓級的分貝數，就是響度級的數值。響度與響度級的關系根據大量的實驗得到，響度級每改變10方，響度加倍或減半。（聲音強度增加10db，則響度加倍）它們的關系可用下列數學式表示：LgL(宋）=0.03P（方）-1.2分貝分貝（Decibel）為聲音強度的單位，縮寫dB。人們的耳朵對聲音的感受范圍相當廣。如果用某個物理單位來衡量，則人們耳朵可聽到的最大聲音與最小聲音的強度比約10的12次方(沒錯一萬億倍)，可聽的到最小聲音的強度約I0=10-12W/m2(或瓦/米2)。為了簡便，以分貝表示聲音的強度，β=10log(I/I0)，I為某個聲音的物理強度。可知聲音的強度為10分貝是可聽到最弱聲音能量的10倍，聲音的強度為20分貝是可聽到最弱聲音能量的100倍，聲音的強度為30分貝是可聽到最弱聲音能量的1000倍。當聲音的能量增加10倍時，我們腦海中轉換過對聲音的強度感覺約加倍，也就是說我們感覺聲音強度加倍時其實產生該聲音所需提供的能量需增加10倍，也即聲音強度每增加10dB，則響度加倍。等響曲線等響曲線是把響度水平相同的各種頻率的純音的聲壓級連成的曲線。曲線上各種頻率的聲音的響度感覺是相等的，所以稱為等響曲線。制作等響曲線方法：先選定一定強度的1000赫純音作為標準刺激，用各個不同頻率的聲音為比較刺激，由聽者調節比較純音的強度，直至和標準純音響度感覺相等。等響曲線反映出響度聽覺的特點：（1）響度級受聲強的制約，聲強提高，響度級相應增加；（2）頻率也是影響響度的一個因素；（3）不同頻率的聲音有不同的響度增長率，即低頻純音的響度增長率比中頻純音快。這一現象對于錄音還音技術有實際意義。短聲的響度與時長有關，時長如果增加，它的響度也將隨著增加。實驗的方法和確定等響曲線相似，即調整不同聲長的短聲，使它們和一標準聲等響。隨著測試聲長增加，所需等響聲減少。但在80ms前變化較大，此后變化漸趨緩和。（三）音高音高是另一種聽覺的主觀心理量。當聲音頻率由低到高變化，聽覺便產生一種相應的由低到高的不同程度的音高變化。聲音頻率直接制約著音高，聲強也對音高起作用。音高是聽覺或心理聲學的一個古老而又核心的問題，不同的聽覺理論也就是圍繞著對它的解釋產生的，至今還沒有圓滿解決。1、音高量表純音音高和頻率的相關可借助于心理物理法直接求得，即在可聽范圍內把音高從低到高地分成等級制成一種音高量表。制作音高量表的方法有多分法和等分法。多分法讓聽者將一可變純音的音高，調到標準音高一半。再給標準音以不同的頻率，直到包括整個可聽范圍的頻率。等分法是給聽音一個高頻聲和一個低頻聲，讓他在兩者之間調出三個音，使相鄰兩音音高的距離相等。兩種方法所確定的音高量表很一致。音高量表音高的單位命名為美（Mel）。響度級40方，頻率1000Hz的純音音高被定義為1000美，一個頻率的聲音若比1000Hz純音高2倍，它的音高就是2000美。如3000Hz的純音音高為2000美。由音高量表可以看出，在20-20000Hz的可聽聲范圍內，和它相應的音高范圍只有3500美。已經證實，以美為單位的音高和頻率在耳蝸底膜上的相應距離是一致的。2、等高線音高不僅受頻率影響，還受到強度的影響，音高會隨著強度的改變而改變。即音高和頻率、強度之間存在一定關系，通常用等高線來描述這種關系。等高線的獲得方法：采用可連續變換強度（可聽范圍）的從150到12，000赫之間的11個頻率的聲音，使兩個頻率交替呈現，讓被試調節其中一個聲音的強度，使兩音的音高相等。具體結果見下圖等高線的描述：當強度改變時，各頻率的音高隨之發生變化。（1）低頻音：音高隨強度增加而降低（2）高頻音：音高隨強度增加而升高（3）中等頻率聲音，影響較小。故在測定不同強度聲音的差別閾限時，其頻率一般選擇1000-3000Hz的聲音，就是因為這個頻率的音高受強度影響較小。（四）聽覺掩蔽由于一個聲音的感受性會因另一個聲音的存在而發生改變。假定對聲音甲的閾值為10分貝，由于聲音乙的影響使得聲音甲的閾值提高到25分貝，即閾值提高了15分貝。一個聲音的閾值因為另一個聲音出現而提高，這種現象就是聽覺掩蔽。這里乙就是掩蔽聲，甲為被掩蔽聲，25分貝為掩蔽閾限，15分貝為掩蔽量。聽覺的掩蔽現象大約有三種情況：純音掩蔽、噪音掩蔽和純音與噪音對語音的掩蔽。根據掩蔽聲和被掩蔽聲出現時間的差異分為同時掩蔽和前后掩蔽。純音掩蔽指用某個頻率的純音來掩蔽其它頻率的純音，然后觀察后者閾值提高的情況。純音掩蔽的實驗結果如下圖純音掩蔽實驗結論（1）低頻音的掩蔽效果更明顯、掩蔽范圍更大。低頻音（250赫茲）不僅對低頻音的掩蔽效果明顯造成其感覺閾限大幅度提高，而且對中高頻率聲音造成了顯著影響，使感覺閾限提高。但是，當中高頻率的聲音作為掩蔽音時，它對中高頻音的影響很大，對低頻音的影響不大。簡單說，就是一個聲音引起的掩蔽主要取決于其強度和頻率，低頻聲能有效地掩蔽高頻聲，但高頻聲對低頻聲的掩蔽效果不大。（2）掩蔽音對于頻率相近聲音的影響最大。例如1000赫茲的掩蔽音對1000赫茲左右的純音的影響效果要大于對4000赫茲以上的純音影響；2000赫掩蔽音對于2000～4000赫純音的影響明顯大于2000赫以下純音的影響。（3）掩蔽音強度提高，掩蔽效果隨之增加。噪音掩蔽：噪聲掩蔽效果不同于純音，掩蔽聲增加10dB，掩蔽閾也增加10dB，進一步實驗還證明，上述線性關系，不受被掩蔽聲頻率的影響，既適用于純音，也適用于言語聲。噪音和純音對語言的掩蔽掩蔽也可以發生在非同時作用的條件下。被掩蔽聲在后稱為前掩蔽，被掩蔽聲在前稱為后掩蔽。前后掩蔽有以下一些特點：1.被掩蔽聲在時間上越接近掩蔽聲，閾值提高越大。掩蔽常發生在掩蔽聲級40dB以上。2.掩蔽聲和被掩蔽聲相距很短時，后掩蔽作用大于前掩蔽作用。3.單耳的掩蔽作用比雙耳掩蔽作用顯著。4.掩蔽聲強度增加，并不產生掩蔽量的相應增加。例如，掩蔽聲增加10dB，掩蔽閾限只提高3dB，這和同時掩蔽的效果不同。（五）聽覺疲勞聽覺疲勞是聲音刺激強度大大超過聽覺感受器的正常生理反應限度，或聲音刺激長時間作用于聽覺器官而引起的聽覺閾限暫時提高的現象。聽覺疲勞測量方法可先測定被試對某種頻率聲音的閾值，而后讓他聽一段時間引起疲勞的特定頻率和強度的純音，再測定他的聽閾，所得閾值的改變量，即暫時閾移（temporary-thresholdshift，簡稱TTS），就是聽覺疲勞的指標。暫時閾移的大小受多種因素影響：（1）暫時閾移和引起疲勞的聲音停止多少時間有關。（2）暫時閾移隨疲勞聲強度的增加而加大當疲勞聲在低強度時，閾移變化相對小些；當疲勞聲強很高時，閾移增加很快。1400赫的暫時閾移大于1000赫的暫時閾移，當兩者在90分貝處，暫時閾移急劇增加，這一轉折點可能就是能恢復的疲勞和不能恢復的聽力損傷的一個分界線。（3）暫時閾移和疲勞聲作用時間的久暫有關